中大发现植物细胞抗旱机制 有助研究增强农作物抗逆

香港中文大学生命科学学院细胞器生物合成和功能研究中心的研究团队，最近首次发现细胞内的COPII 囊泡群有重要角色，负责将抗旱的蛋白输送至特定部位，以启动植物的抗旱机制。相关研究发现已刊登于顶尖学术期刊《自然—植物》，为增强农作物抗旱能力的研究提供新方向。

领导研究团队的中大卓敏生命科学教授兼细胞器生物合成和功能研究中心主任姜里文解释该研究项目的重要性。他说，气候变化为全球粮食供应带来危机，了解植物中蛋白质传输机理及细胞器的生物形成机制至为重要，透过生物工程寻找提高农作物抗逆能力及产量的方法。是次研究针对植物面对乾旱时如何透过激素调控形成囊泡的机制及相关的蛋白作用。

研究团队利用过去20年在细胞分子学及蛋白组学的经验及技术，配合世界领先的电子显微镜，首次成功利用植物来源材料在体外重组COPII囊泡。团队发现在植物激素脱落酸的诱导下，细胞会形成巨型囊泡，大小约是普通COPII囊泡两倍或以上。这种巨型囊泡可以携带大量与应对逆境胁迫相关的多通道膜蛋白，运输它们到高尔基体及其他作用地点，从而「指令」植物启动抗旱机制。

团队亦发现，巨型囊泡的形成是受到一种名为AtSar1a的调控蛋白所影响。在乾旱实验环境，缺乏AtSar1a蛋白的植物相比起同类型的野生品种，其叶片气孔增大，导致水份更容易流失。根据以上新发现，团队提出植物在逆境下通过激素调控重塑内膜系统的机制，并从基础科学的角度为抗逆农作物的培育和筛选提供革命性新思路。

姜里文表示，大约在10年前开始这个项目，形容项目具挑战性，需要运用多个复杂的生化及细胞分子生物学技术系统并应用于植物体系中。今次研究不仅发现全新的植物对抗逆境的分子机制，更为植物生物技术中耐旱植物或农作物的培育带来重要启示。